WEBVTT 00:00:07.745 --> 00:00:11.880 في عام 2009، أجرى باحثان تجربة بسيطة. 00:00:11.880 --> 00:00:15.055 باستعمال كل ما نعرفه عن نظامنا الشمسي 00:00:15.055 --> 00:00:21.107 حسبا الموقع الذي سيتواجد فيه كل كوكب لـ 5 مليارات سنة في المستقبل. 00:00:21.107 --> 00:00:25.107 للقيام بذلك أجريا أكثر من 2000 محاكاة عددية 00:00:25.107 --> 00:00:29.829 بنفس الشروط الأولية بالضبط باستثناء اختلاف واحد: 00:00:29.829 --> 00:00:35.136 تعديل المسافة بين عطارد والشمس بأقل من ملليمتر واحد 00:00:35.136 --> 00:00:37.796 بين محاكاة وأخرى. 00:00:37.796 --> 00:00:41.074 الأمر الصادم أن في حوالي 1 بالمائة من عمليات المحاكاة التي أجريا، NOTE Paragraph 00:00:41.074 --> 00:00:46.420 تغير مدار عطارد بشكل كبير لدرجة أنه يمكن أن يهوي نحو الشمس 00:00:46.420 --> 00:00:48.780 أو يصطدم بكوكب الزهرة. 00:00:48.780 --> 00:00:49.660 الأسوأ من ذلك 00:00:49.660 --> 00:00:54.983 أن استقرار النظام الشمسي الداخلي تزعزع بأكمله في إحدى عمليات المحاكاة. 00:00:54.983 --> 00:00:58.983 لم يكن هذا خطأ، فالتنوع المذهل في النتائج 00:00:58.983 --> 00:01:05.058 يكشف حقيقة أن نظامنا الشمسي قد يكون أقل استقرارًا مما يبدو عليه. 00:01:05.058 --> 00:01:10.239 يشير علماء الفيزياء الفلكية إلى هذه الخاصية المذهلة لأنظمة الجاذبية NOTE Paragraph 00:01:10.239 --> 00:01:12.419 باسم مشكلة الأجسام ن. 00:01:12.419 --> 00:01:17.949 رغم توفرنا على معادلات يمكنها التنبؤ بحركة كتلتين جاذبيتين على نحو مثالي، NOTE Paragraph 00:01:17.949 --> 00:01:23.600 إلا أن أدواتنا التحليلية تفشل عند التعامل مع أنظمة أكثر اكتظاظًا. 00:01:23.600 --> 00:01:28.861 في الحقيقة تستحيل كتابة جميع شروط الصيغة العامة 00:01:28.861 --> 00:01:34.771 التي من شأنها وصف حركة ثلاثة أجسام جاذبة أو أكثر بدقة. 00:01:34.771 --> 00:01:41.876 لماذا؟ تكمن المشكلة في عدد المتغيرات غير المعروفة التي يحتويها نظام الأجسام ن. 00:01:41.876 --> 00:01:45.186 بفضل إسحاق نيوتن، يمكننا كتابة مجموعة من المعادلات 00:01:45.186 --> 00:01:49.186 لوصف قوة الجاذبية المؤثرة بين الأجسام. 00:01:49.186 --> 00:01:53.863 إلا أنه عند محاولة إيجاد حل عام للمتغيرات غير المعروفة 00:01:53.863 --> 00:01:55.153 في هذه المعادلات، 00:01:55.153 --> 00:01:58.002 سنواجه قيدًا رياضيًا: 00:01:58.002 --> 00:02:01.833 فلكل عنصر مجهول يجب أن توجد معادلة واحدة على الأقل 00:02:01.833 --> 00:02:04.043 تصفه بشكل مستقل. 00:02:04.043 --> 00:02:08.934 يبدو في البداية أن النظام ثنائي الجسم يحتوي على متغيرات غير معروفة 00:02:08.934 --> 00:02:12.724 للموضع والسرعة أكثر مما يحتوي على معادلات حركة. 00:02:12.724 --> 00:02:14.680 ومع ذلك هناك حل: 00:02:14.680 --> 00:02:18.915 ضع في اعتبارك الموضع النسبي للجسمين وسرعتهما 00:02:18.915 --> 00:02:22.625 فيما يتعلق بمركز ثقل النظام. 00:02:22.625 --> 00:02:27.353 هذا يقلل من عدد العناصر المجهولة ويعطينا نظامًا قابلًا للحل. 00:02:27.353 --> 00:02:33.079 مع وجود ثلاثة أجسام مدارية أو أكثر يصبح كل شيء أكثر فوضوية. 00:02:33.079 --> 00:02:37.461 حتى مع نفس الحيلة الرياضية التي تضع الحركات النسبية في عين الاعتبار، 00:02:37.461 --> 00:02:42.088 سيبقى عدد العناصر المجهولة أكبر من المعادلات التي تصفها. 00:02:42.088 --> 00:02:46.340 هناك ببساطة الكثير من المتغيرات في نظام المعادلات هذا 00:02:46.340 --> 00:02:49.610 التي يجب فرزها ووضعها في حل شامل. 00:02:49.610 --> 00:02:53.520 ولكن كيف يبدو عليه الأمر بالنسبة للأجرام في كوننا 00:02:53.520 --> 00:02:58.631 أن تسير وفقًا لمعادلات حركة غير قابلة للحل تحليليًا؟ 00:02:58.631 --> 00:03:01.881 نظام من ثلاثة نجوم، مثل نظام رجل القنطور. 00:03:01.881 --> 00:03:04.314 يمكن أن تصطدم أجرامه ببعضها البعض 00:03:04.314 --> 00:03:10.471 أو على الأرجح قد يُقذف بعضها من المدار بعد مدة طويلة من الاستقرار الظاهري. 00:03:10.471 --> 00:03:14.471 بخلاف عدد قليل من التكوينات المستقرة غير المحتملة للغاية، 00:03:14.471 --> 00:03:20.571 تقريبًا كل حالة ممكنة لا يمكن التنبؤ بها على نطاقات زمنية طويلة. 00:03:20.571 --> 00:03:24.768 لكل منها عدد ضخم من النتائج المحتملة، 00:03:24.768 --> 00:03:29.576 تعتمد على أصغر الاختلافات في الموضع والسرعة. 00:03:29.576 --> 00:03:33.742 يُعرف هذا السلوك بالفوضى من قبل علماء الفيزياء، 00:03:33.742 --> 00:03:37.472 وهي خاصية مهمة لأنظمة الأجسام ن. 00:03:37.472 --> 00:03:42.201 مثل هذا النظام لا يزال حتميًا، مما يعني أنه لا يوجد شيء عشوائي فيه. 00:03:42.201 --> 00:03:45.791 إذا انطلقت أنظمة متعددة من نفس الشروط بالضبط، 00:03:45.791 --> 00:03:48.241 ستصل دائمًا إلى نفس النتيجة. 00:03:48.241 --> 00:03:53.980 لكن عند وضع تعديل طفيف في البداية، فسيصعب التكهن بالنتيجة. 00:03:53.980 --> 00:03:57.240 يبدو جليًا أن هذا ضروري لبعثات الفضاء البشرية، 00:03:57.240 --> 00:04:02.489 عندما تكون هناك حاجة لحساب المدارات المعقدة بدقة متناهية. 00:04:02.489 --> 00:04:06.489 لحسن الحظ، تُقدم التطورات المستمرة في المحاكاة الحاسوبية 00:04:06.489 --> 00:04:09.379 عددًا من الطرق لتجنب وقوع كارثة. 00:04:09.379 --> 00:04:13.695 من خلال مقاربة الحلول باستخدام معالجات متزايدة القوة، 00:04:13.695 --> 00:04:19.565 يمكننا أن نتنبأ بثقة أكبر بحركة أنظمة الأجسام ن في نطاقات زمنية طويلة. 00:04:19.565 --> 00:04:22.755 وإذا كان جسم واحد في مجموعة من ثلاثة أجرام بالغ الخفة 00:04:22.755 --> 00:04:25.885 بحيث لا يطبق أي قوة كبيرة على الجسمين الآخرين، 00:04:25.885 --> 00:04:30.727 فإن النظام يتصرف كنظام ثنائي الجٍرم بصورة تقريبية للغاية. 00:04:30.727 --> 00:04:34.727 يُعرف هذا النهج باسم "مسألة الأجسام الثلاثة المقيدة". 00:04:34.727 --> 00:04:36.737 فمثلًا لقد أثبت نفعيته 00:04:36.737 --> 00:04:41.607 في وصف حركة كويكب في مجال جاذبية الأرض والشمس، 00:04:41.607 --> 00:04:46.700 أو كوكبًا صغيرًا في حقل جاذبية ثقب أسود ونجم. 00:04:46.700 --> 00:04:48.500 أما بالنسبة إلى نظامنا الشمسي، 00:04:48.500 --> 00:04:52.650 فستسعد لمعرفة أننا على ثقة كافية في بقائه مستقرًا 00:04:52.650 --> 00:04:56.330 لمئات ملايين السنين القادمة على الأقل. 00:04:56.330 --> 00:05:02.000 ولكن إذا أتى نجم آخر مسرعًا في اتجاهنا من أي مكان في المجرة 00:05:02.000 --> 00:05:04.070 فالنتيجة لن يُمكن توقعها.